Aujourd’hui, très peu de laboratoires intègrent des capteurs de débit non intrusifs dans leurs étapes de filtration et purification. Pourtant ceux-ci présentent 3 avantages majeurs :
- acquisition en temps réel des données,
- réduction des coûts de nettoyage ou de consommables par rapport à une solution intrusive,
- polyvalence et simplicité d’intégration.
Des données exploitables en temps réel pour optimiser le procédé
Aujourd’hui, les valeurs de débits sont souvent obtenues de manière indirecte via la mesure de la masse.L’intégration de capteurs de débits non-intrusifs permet d’obtenir ces données en temps réel avec 2 avancées importantes :
- obtenir une mesure fiable et précise,
- pouvoir agir directement sur le procédé grâce à l’intégration de cette mesure.
Des données précises en temps réel
L’obtention rapide des valeurs de débit en temps réel permet tout d’abord d’améliorer la connaissance du procédé. Ces données caractérisent un peu plus l’étape en cours et permettent son optimisation.
La précision de ± 2 % (voire 1 % en réalisant une calibration optimale) des capteurs de débit non intrusifs basés sur la technologie à ultrasons rend la valeur fiable.
Utiliser ces valeurs pour contrôler le procédé
Le capteur de débit non intrusif peut être intégré au système en place via différentes interfaces et signaux (sorties analogiques, numériques, RS485, commutation, entrée numérique).
Cet interfaçage permet l’intégration des valeurs dans la base de données du client.
Il peut être utilisé également pour un rétrocontrôle sur le procédé en temps réel. Les données obtenues peuvent être utilisées pour réaliser différentes actions, comme par exemple :
- l’ajustement du débit des pompes d’alimentation ou de soutirage en temps réel,
- l’ajustement du débit afin de maintenir une pression transmembranaire constante au niveau de la cartouche de filtration dans les procédés de filtration tangentielle,
- la documentation du procédé (GMP)
Dans une approche d’intégration et/ou d’automatisation complète, les capteurs de débit non-intrusifs peuvent être connectés à un logiciel PIMS (Process Information Management System) tel que le logiciel Lucullus PIMS, développé par Securecell AG, par exemple.
Le logiciel collecte alors l’ensemble des données issues du capteur en temps réel et peut démarrer un actionneur, intégrer des alarmes ou notifications, générer des graphes, tables et rapports automatiquement.
Le débitmètre non-intrusif permet la réduction des coûts de nettoyage et de consommables
Gains liés aux procédures de nettoyage
L’intégration d’un nouveau capteur dans un procédé s’accompagne très souvent d’une réflexion sur la procédure de nettoyage de ce dispositif après chaque utilisation. Celui-ci est-il compatible avec la procédure mise en place, quel est l’impact des produits de nettoyage sur l’élément de mesure, la durée de vie de l’équipement, etc…
Dans les bioprocédés en général, le nettoyage est fréquemment synonyme de contrainte :
- temps et coût opérateur,
- temps administratif pour validation,
- coût des solutions de nettoyage,
- attente avant le lancement d’un nouveau lot.
La caractéristique non intrusive du débitmètre ultrasonique permet de s’affranchir totalement de ces contraintes liées au nettoyage. En effet, le capteur n’est, à aucun moment, en contact avec le produit. Cela signifie donc :
- économies de temps et d’argent,
- élimination des risques de contamination,
- élimination des risques de fuite au niveau du manifold,
- simplification de la démarche qualité. En effet, aucune étude de relargables ni d’extractibles n’est nécessaire.
Gains liés à l’absence de consommables
Un aspect non négligeable également est l’absence de consommables que requiert cette technologie. En effet, le capteur, disponible en versions aluminium et inox, ne possède aucun composant à usage unique nécessitant un remplacement à chaque utilisation.
Outre l’aspect économique de cette absence de consommables, ceci sous-entend également :
- pas de nécessité d’études de relargables et extractibles ni de documentation qualité associée,
- pas de réapprovisionnement du stock, pas de délai à prendre en compte,
- aucun déchet.
La caractéristique non intrusive de ce capteur de débit génère un retour sur investissement sans égal à ce jour sur le marché !
Une mise en place simple, rapide et « universelle »
Toujours avec ce même objectif d’économies de temps et d’argent, l’intégration facile et rapide d’une nouvelle mesure dans un procédé est un critère déterminant pour le choix de la technologie de la part des utilisateurs.
Les capteurs de débit non-intrusifs permettent de répondre à cette problématique du fait de leur polyvalence.
Le principe de mesure par ultrasons permet une compatibilité avec un très grand nombre de solutions : 
- colorées ou non colorées,
- chargées ou non chargées : la technologie répond très bien même avec l’eau ultrapure par exemple,
- il n’est pas nécessaire que la solution possède des particules réfléchissantes, comme dans le cas avec des technologies Doppler.
La technologie est compatible avec pratiquement tous les types et tailles de tubings en plastique disponibles sur le marché :
- tubings colorés ou non colorés,
- matières plastiques différentes : PVC, silicone, PFA, PTFE, etc…
La technologie à ultrasons répond également très rapidement (le cycle de mesure interne du capteur est de 4-5 ms) et permet donc de suivre des débits fluctuants rapidement.
Ce système est très simple à mettre en place sur le manifold du procédé.
Il suffit de clipser le tubing dans la cellule et le débitmètre est prêt à être utilisé !
En conclusion, les 3 atouts majeurs décrits dans cet article font des capteurs de débit non-intrusifs une innovation pertinente pour caractériser et améliorer les procédés de filtration et deviendront très certainement des capteurs incontournables dans les laboratoires ces prochaines années !
